數(shù)控火焰切割件切割變形的工藝控制

1、數(shù)控火焰切割件切割變形的工藝控制0引言數(shù)控火焰切割機的控制系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)，主要切割部分使用的是氧氣加丙烷等氣體，然后對金屬材料實施切割處理。工作原理是使氣體達到金屬材料的燃點，將其進行熔化后進行切割分離，然后在通入高壓氧氣，將殘渣吹掉，切口產(chǎn)生1。由于這種加工方式能夠切割的鋼板比較后、成本非常低，所以被廣泛使用在各種機車車輛行業(yè)。但是，由于火焰的溫度非常高，切割鋼板會產(chǎn)生較大變形量，因此，必須要研究出如何避免變形的出現(xiàn)，才能夠從根本上提高質(zhì)量。1產(chǎn)生變形的原因金屬材料在進行火焰切割加工時產(chǎn)生變形的主要原因如下：1）金屬材料在軋制或開卷時必然會產(chǎn)生比較大的內(nèi)應(yīng)力；2）金屬材料在進行切割處理時，局

2、部受熱加速，材料沿切割方向迅速膨脹，火焰周圍也會急速膨脹，切口處會形成較大應(yīng)力，且難以消除，如果應(yīng)力超過材料本身的趨勢強度，就會產(chǎn)生塑性變形；3）冷卻過程中，金屬材料在切割時由于溫度變化會產(chǎn)生變形，周圍母材會形成比較大拉應(yīng)力。由于這種受熱和冷卻的不均勻性，材料的內(nèi)部應(yīng)力不可能全部抵消，正是由于這種內(nèi)部應(yīng)力的產(chǎn)生，導(dǎo)致整個零件會產(chǎn)生不同程度形變，零件整體尺寸會發(fā)生變化，表現(xiàn)也會出現(xiàn)不同形狀的？化。2切割變形分析及控制出口澳大利亞PN公司的零件非常多，從實際切割過程入手，仔細分析出發(fā)生變形的主要原因，進一步提高工藝水平，制變形量是生產(chǎn)的目標。有效控2.1單一規(guī)則零件的切割以PN機車構(gòu)架上的某一零件

3、為例，該零件的厚度為10mm,該零件形狀非常規(guī)則，可以使用幾個割嘴同時進行切割，零件的寬度方向尺寸比長度大。圖1中1-A模型中所說明的是三只割嘴同時工作的數(shù)控程序，箭頭方向即割嘴走向，虛線則為割嘴的空程。每只割嘴切割完A的所有孔之后從a點引入后進行A出的外表面切割，然后在將B出所有孔切割完成，再從b點切割B處的外表面。事實表明，按照這個切割程序所完成的零件，大部分都會形成一定的變形，主要的表現(xiàn)形式是孔中心線處較之圖紙尺寸發(fā)生偏移，最大偏移量為4mmo產(chǎn)生這種情況主要是因為零件長寬比例比較大，長邊受熱后內(nèi)部應(yīng)力不平衡導(dǎo)致出現(xiàn)變形。圖1中，a點開始切割A(yù),鋼板靜止不動，零件邊緣處的邊1和邊2內(nèi)部應(yīng)

4、力基本平衡，零件此時沒有變形。但是在進行邊3處的B切割時，因為2與3距離非常近，所以進行3處切割的時候2同時被加熱，此時的邊2與邊1內(nèi)部應(yīng)力就出現(xiàn)不均勻的現(xiàn)象，邊1處的應(yīng)力會迫使整個邊1進行收縮，鋼板框架就會整體偏移，割嘴慢慢切割零件下端時，加上之前的孔已經(jīng)移動，就會形成如圖3所示的變形。經(jīng)過上述分析得出，使用圖1中1-B進行切割時，A和B可以當(dāng)做是一個整體，先加工內(nèi)孔，然后按照1-7的順序?qū)⒘慵羞呥M行切割，邊4是共用邊。如此一來，切割B后，邊2與邊4內(nèi)部應(yīng)力相同，切割A(yù)時，邊4與邊6內(nèi)部應(yīng)力相同，鋼板框架不會因為切割應(yīng)力發(fā)生形變，這就保證了整個零件的尺寸準確性。長方形板料是一種比較常見的

5、長寬比比較大的規(guī)則形狀的零件，使用常規(guī)切割方法會出現(xiàn)旁彎現(xiàn)象，因此可以使用如下加工方法：多割嘴一起工作，先將長邊進行切割，待鋼板溫度下降至常溫后在進行短邊切割。如果兩次切割中的火焰強度偏差不大，零件兩個長度方向同時受熱，所以就不會發(fā)生變形情況。2.2單一異形零件的切割以PN機車車架中的某零件為例，其厚度為6mm異形件且外形比較大。要想提高此類零件的材料利用率,就會選擇套料的方法進行加工。圖1中3-A是常規(guī)數(shù)控程序，每只割嘴從a點引入進行A的加工，然后以b點開始加工B。大量事實表明，此種加工方法變形率基本會維持在50%左右，因為該板材厚度比較薄，所以其整個變形量會高達5-7皿形成這種現(xiàn)象的主要原

6、因是：A出切割時，后續(xù)加工的邊2較之先加工的邊1長度較大，因此邊2處的內(nèi)應(yīng)力會大于邊1處，而又因為邊2是凹邊，所以凸邊會阻止一部分變形的發(fā)生，綜合應(yīng)力影響之下，零件變形不大且框架不會出現(xiàn)偏移；B邊切割時，后續(xù)加工的邊4應(yīng)力較之先鉗工的邊3要小很多，而鋼板凸邊只能阻止邊3處的部分變形，這就導(dǎo)致整個工件出現(xiàn)比較大的變形量。經(jīng)過上述分析，使用圖1中的3-B切割模型，A處程序保持不變,進行B處加工時，b點引入，逆時針切割，此時B處的綜合應(yīng)力不大，此處變形量較小。不管零件形狀如何，只要是零件比較長且尺寸比較大時，間零件周邊事先設(shè)置一些不需要加工的點，用來將零件連接，避免出現(xiàn)較大變形量，待工件冷卻后再進行

7、加工。斷切割法是保證變形量在可控范內(nèi)的最佳加工方式。此種方法主要是在2.3多零件套料切割如果在一張較大的板材上進行多出切割，般會進行套料加工，此時因此板料變形的因素就比較負責(zé)。要想使得內(nèi)部應(yīng)力不大，方向和順序要控制的好。2.3.1切割方向切割方向選擇好的話可以保證最后切割一側(cè)能夠有效分離板材。如果切割過早或者鋼板大部分已經(jīng)分離出去，周邊框架內(nèi)部應(yīng)力就不會消除，最終導(dǎo)致整個框架的變形，關(guān)鍵尺寸也無法保證。2.3.2切割順序切割順序?qū)τ谇懈钭冃蔚挠绊懛浅４?，?jīng)過大量實踐經(jīng)驗總結(jié)出，通常會按照“先內(nèi)后外、先小后大、先圓后方”的加工方式2。先內(nèi)后外就是指先進行板料內(nèi)部零件的切割；先小后大是指先加工尺寸小的零件，此時熱量不大，不能對零件產(chǎn)生影響；先圓后方是指先進行圓形的加工，熱量會均勻傳遞，內(nèi)部應(yīng)力保持平衡。233應(yīng)用SigmaNEST套料軟件SigmaNEST中包含有先進的自動套料程序、加工軌跡最佳選擇以及自動化管理的自動套料軟件。在避免變形中，具有非常多的方法可以選擇，如留割、搭橋、最小熱量法等等。留割是指尺寸較大部分的零件一般要保留15-30mm部分，與母材連接，避免出現(xiàn)較大變形量；搭橋是指套料完成后，零件之間單獨設(shè)置一些橋，將相鄰零件當(dāng)做一個整體，保證連接作用，避免出現(xiàn)變形現(xiàn)象；最小熱量法是軟件中會自動選擇產(chǎn)生熱量最小的行走路線，而實際